重(zhong)金屬中(zhong)活性炭(tan)的電吸附

　　活(huo)性炭(tan)(tan)(tan)在重金屬中的(de)電(dian)吸(xi)(xi)附(fu)在之前的(de)介紹(shao)中有(you)很多關于使(shi)用(yong)活(huo)性炭(tan)(tan)(tan)吸(xi)(xi)附(fu)劑(ji)去除金屬和金屬化合物的(de)數據，但通(tong)常不低微克·L -1的(de)水平。然而，在某(mou)些情況(kuang)下，通(tong)過施加電(dian)位控制(zhi)的(de)吸(xi)(xi)附(fu)/解吸(xi)(xi)或ES / ED(即電(dian)場內固體(ti)吸(xi)(xi)附(fu)劑(ji)上的(de)吸(xi)(xi)附(fu)/解吸(xi)(xi)附(fu))為(wei)了(le)提(ti)高活(huo)性炭(tan)(tan)(tan)的(de)容量，可(ke)以顯著提(ti)高活(huo)性炭(tan)(tan)(tan)吸(xi)(xi)附(fu)劑(ji)的(de)有(you)效性，促進其(qi)后續再生。

　　負和(he)中性(xing)(xing)(xing)物質(zhi)的吸(xi)附平(ping)衡取決于(yu)電(dian)(dian)(dian)極電(dian)(dian)(dian)荷(he)。表(biao)(biao)面(mian)負載的偏振依賴性(xing)(xing)(xing)與零(ling)電(dian)(dian)(dian)荷(he)的電(dian)(dian)(dian)勢有關，即25E PZC，吸(xi)附溶液中的特定(ding)濃度。中性(xing)(xing)(xing)物質(zhi)在E PZC隨著表(biao)(biao)面(mian)變得陰(yin)極或陽極，正負電(dian)(dian)(dian)物質(zhi)的負荷(he)分別增加(jia)。非極化(hua)電(dian)(dian)(dian)極很容易理解這(zhe)些相互作用。然(ran)而，由于(yu)其表(biao)(biao)面(mian)官(guan)能團、異構大力表(biao)(biao)面(mian)和(he)粒子之間的復雜(za)電(dian)(dian)(dian)位分布，它們并(bing)不直接適用于(yu)活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭。

　　數據顯示，顆粒狀活性炭的電化學再生效率高達95%。還研究了負載苯酚的椰殼活性炭的電(dian)(dian)化(hua)學(xue)再生，發現(xian)再生效率高達85%。還觀察到(dao)，陰極比陽(yang)極再生約20%的苯(ben)酚好。假NaCl電(dian)(dian)解質(zhi))到(dao)CO 電(dian)(dian)化(hua)學(xue)氧化(hua)與水。由(you)于鈉陽(yang)離子(zi)遷移到(dao)陰極，有兩種方法可以幫(bang)助苯(ben)酚解吸(xi)：苯(ben)酚鈉的形(xing)成(cheng)，它不能很好地吸(xi)附(fu)(fu)在碳表面； 并在陰極附(fu)(fu)近(jin)增(zeng)加(jia)局部pH這(zhe)也(ye)降(jiang)低(di)了活(huo)性炭吸(xi)附(fu)(fu)劑對苯(ben)酚的吸(xi)附(fu)(fu)能力。由(you)于濃度極化(hua)效應(ying)的降(jiang)低(di)和外部傳質(zhi)的改(gai)善，發現(xian)溶液的混合也(ye)改(gai)善了電(dian)(dian)極吸(xi)收。

　　現在我們開始研(yan)究活(huo)性炭(tan)的電吸(xi)附選擇(ze)。本(ben)研(yan)究的吸(xi)附劑是(shi)(shi)蒸汽活(huo)化(hua)褐煤(mei)生產的酸洗顆粒活(huo)性炭(tan)。比表面(mian)積(ji)、總細孔體(ti)積(ji)、平均(jun)粒徑和pH PZC這種吸(xi)附劑是(shi)(shi)650米(mi)2 ·克(ke)-1，0.95毫(hao)(hao)升·克(ke)-1，分別為1.3毫(hao)(hao)米(mi)，6.3毫(hao)(hao)米(mi)。20多年來，金豐活(huo)性炭(tan)一直被用作(zuo)水(shui)溶液系統中重(zhong)金屬等(deng)物質的吸(xi)附劑。

　　研究(jiu)步驟:500毫升5000ml分(fen)(fen)批實(shi)(shi)驗(yan)(yan) mg·L -1 NaCl支(zhi)持電(dian)解質。用(yong)(yong)(yong)原子(zi)(zi)吸(xi)收(shou)標(biao)準制(zhi)(zhi)備(bei)所需濃(nong)度的砷和(he)(he)鉻電(dian)解質。使(shi)用(yong)(yong)(yong)As 2 O 3和(he)(he)(NH 4)2 Cr 2 O 制(zhi)(zhi)備(bei)砷和(he)(he)鉻標(biao)準物， 分(fen)(fen)別(bie)。使(shi)用(yong)(yong)(yong)氯化鎳(II)和(he)(he)硝(xiao)酸鐵(III)制(zhi)(zhi)備(bei)含有Ni(II)和(he)(he)Fe(III)工作(zuo)(zuo)電(dian)解質。用(yong)(yong)(yong)于(yu)制(zhi)(zhi)備(bei)標(biao)準產品。所有實(shi)(shi)驗(yan)(yan)設備(bei)均(jun)采用(yong)(yong)(yong)A級容量玻(bo)璃器皿制(zhi)(zhi)備(bei)，定量清洗采用(yong)(yong)(yong)標(biao)準實(shi)(shi)驗(yan)(yan)室(shi)程(cheng)序。用(yong)(yong)(yong)移液(ye)管分(fen)(fen)配原子(zi)(zi)吸(xi)收(shou)標(biao)準液(ye)，制(zhi)(zhi)備(bei)工作(zuo)(zuo)電(dian)解液(ye)時。

　　圖(tu)顯示了(le)分批電池用于(yu)(yu)實驗(yan)的(de)(de)示意(yi)圖(tu)。它(ta)由兩個相同的(de)(de)鉑(bo)網集(ji)電器(qi)(基(ji)于(yu)(yu)99.9%的(de)(de)金屬，100×100目，0.0762mm直徑(jing)導線)和(he)Pt導線(基(ji)于(yu)(yu)99.95%的(de)(de)金屬，0.025mm直徑(jing))編(bian)織到網電連接； 三個PVC墊圈(quan)(quan)(9/16.25”外徑(jing)，0.0625厚(hou)度)；兩個聚丙烯(xi)網狀板(121×121目，1.25”外徑(jing)); 兩個橡膠墊圈(quan)(quan)(9/16內(nei)徑(jing)，1.25”外徑(jing)，0.0625“厚(hou)度)，活性炭吸附劑(ji)顆粒(li)作為單層(ceng)填(tian)充到*下面的(de)(de)鉑(bo)網上，在*下面的(de)(de)墊圈(quan)(quan)的(de)(de)中心腔內(nei)。用四個細(xi)胞PTFE機(ji)器(qi)螺釘(ding)

　　500ml將電(dian)(dian)解質裝入批量電(dian)(dian)池中。電(dian)(dian)化學電(dian)(dian)位由直流電(dian)(dian)源供電(dian)(dian)。允許正常吸附、電(dian)(dian)吸附和電(dian)(dian)極(ji)吸附。同時，用(yong)100-1000移液(ye)管取1000ml樣(yang)品。所有樣(yang)品根(gen)據USEPA方法200.保存51，稀釋1毫升.5莫爾-1 HNO。

　　通(tong)過石墨爐原子(zi)吸(xi)收(shou)光譜(pu)(pu)法(GFAAS)和Perkin Elmer 4100 ZL金屬(shu)分(fen)析(xi)塞曼原子(zi)吸(xi)收(shou)光譜(pu)(pu)儀。GFAA通(tong)過定(ding)期分(fen)析(xi)標(biao)準，參(can)考(kao)物質1640的(de)準確(que)性(NIST)監測該標(biao)準的(de)參(can)考(kao)材料含砷(shen)為(wei)(wei)26.71±0.42μg·L -1。在對一系列(lie)實驗(yan)樣品(pin)(pin)的(de)典型分(fen)析(xi)中(zhong)，每(mei)5個(ge)樣品(pin)(pin)進行分(fen)析(xi)NIST標(biao)準。作為(wei)(wei)典型精度的(de)例子(zi)，一次分(fen)析(xi)結(jie)果NIST 1640砷(shen)濃度為(wei)(wei)25.9μg·L -1.基于14次重復分(fen)析(xi)，標(biao)準偏(pian)差為(wei)(wei)1.7%; 這些(xie)結(jie)果是(shi)本文(wen)所有分(fen)析(xi)的(de)典型結(jie)果。

　　為了更好地研究活性炭表(biao)面(mian)的(de)電(dian)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)/電(dian)極(ji)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)，活性炭是一種相(xiang)對(dui)無效的(de)正常無輔助吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)劑，含水量為0.15-0.30 g·L -用于含有(you)的(de)無機(ji)砷Ca的(de)電(dian)解質。100μg·L -1砷(pH 4.5)。陽極(ji)電(dian)化(hua)學(xue)電(dian)位在活性炭上的(de)應用導致電(dian)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)增(zeng)強的(de)吸(xi)(xi)收，伴(ban)隨(sui)著(zhu)電(dian)極(ji)表(biao)面(mian)陰(yin)離子豐富的(de)電(dian)化(hua)學(xue)雙層帶電(dian)。還證實了在施1.50V陰(yin)極(ji)電(dian)勢可接近100%再生吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)劑。

　　其它(ta)金(jin)屬離子的(de)(de)(de)存在已被證(zheng)明對活性(xing)炭上(shang)砷的(de)(de)(de)電極吸附有顯著而復雜的(de)(de)(de)影(ying)響，這是(shi)正常的(de)(de)(de)、無輔助(zhu)的(de)(de)(de)。鉻(ge)(ge)系(xi)統中的(de)(de)(de)吸收(shou)機制已被證(zheng)明是(shi)鉻(ge)(ge)濃度(du)，仍然是(shi)調查(cha)的(de)(de)(de)主(zhu)題。鉻(ge)(ge)的(de)(de)(de)存在導(dao)致比含鎳系(xi)統更大的(de)(de)(de)吸收(shou)  1.25V電吸附電位。然而，將陽極電位增(zeng)加(jia)到  1.50V導(dao)致As-Ni比As-Cr更大的(de)(de)(de)砷吸收(shou)系(xi)統。

　　已經(jing)表明(ming)Fe(III)其(qi)存在顯(xian)著增強了活性炭上砷的電(dian)吸(xi)附。在研究中(zhong)As-Cr，As-Fe，As-Ni體系中(zhong)，As-Fe該(gai)系統表現(xian)出*大的吸(xi)收砷，并在1.75V陰極電(dian)勢(shi)以*高效率再生。在鐵下電(dian)吸(xi)附中(zhong)觀(guan)察到(dao)的行為可能(neng)是正確(que)的ZVI修(xiu)復(fu)技術(shu)的機理/應用影響(xiang)很(hen)大。